99 5
6 200
350 Berdasarkan tabel diatas maka pemilihan jumlah perapat berdasarkan tekanan yang
bekerja pada silinder •
Silinder Bucket =4,62 Mpa =46,2 Bar menggunakan 4 ring perapat •
Silinder Stick =31,6 Mpa =31,6 Bar menggunakan 6 ring perapat
• Silinder Boom =7,7 Mpa =77 Bar menggunakan 4 ring perapat
4.2. Fluida Hidrolik
Berikut ini merupukan kriteria yang disarankan untuk fluida hidrolik dari sebuah system memiliki performa yang baik. Pemilihan sifat fluida dan penentuan
karakteristik dilakukan atas percobaan yang dilakukan secara berulang ulang dan berdasarkan pengalaman, sehingga diperoleh peforma yang baik dari system hidrolik.
Tabel 4.3. Sifat minyak yang disarankan setelah melakukan banyak percobaan.
Sifat Satuan
Nilai Minyak Normal
Nilai Minyak Khusus
Metode Uji
Viskositas Kinematik 50
C 100
C Viskositas Dinamika 50
C Nilai m
Indek Viskositas VI Titik Beku dari
Titik Nyala minimum Cm
s “
Pa. S _
C “
0,164 _
_ _
85 -30
170 0,167
0,,56 0,015
3,0 170
-50 170
51562
51563 51563
51583 51584
Sehingga dari kriteria diatas diperoleh, minyak B V E 100 Extra produk dari ARAL, berikut ini specifikasi lengkap mengenai minyak hidraulik,
Merek :
BV E100 extra Produk
: Aral
Massa Jenis kgdm
3
: 0,9
Universitas Sumatera Utara
100 Viskositas Kinematik cm
2
s 20 :
0,53 50
: 0,15
Titik Beku :
-52 C
Titik nyala :
160 C
4.3. Pemipaan Pada Sistem Hidrulik
Pemilihan pipa yang tepat akan membuat performa system menjadi baik, factor yang menjadi perhatian dalam pemilihan pipa adalah sebagai berikut:
Ketahanan akan Tekanan Fluida
Kehilangan energi yang disebabkan factor mayor da minor pada pemipaan
system hidrolik. Jika kita meniliti kehilangan tekanan dalam sebuah pipa, kita akan membedakan 2
macam aliran yang akan ditimbulkan, ke-2 aliran tsb adalah: 1.
Aliran Laminar, aliran ini akan terbentuk bila fluida mengalir pada kecepatan yang rendah. Zat cair termasuk akan mengalir dalam lapisan yang sejajar, dan
lapisan-lapisan zat cair yang berbeda-beda akan melaju beraturan dan bersama-sama
2. Aliran Turbulent, aliran ini terbentuk bila laju aliran fluida besar, pada aliran
yang beraturan laminar akan berubah menjadi sangat tidak beraturan dan akan menciptakan pusaran-pusaran yang sangat tidak beraturan. Sehingga
sudah menjadi tuntunan agar aliran yang tercipta berupa aliran Laminar. Berdasarkan kecepatan keterangan diatas maka kita merancang diameter pipa yang
menyebabkan aliran bersifat laminar, agar fluida yang ditransfer akan sampai pada silinder sehingga energi yang dan tekanan yang dibawa fluida tersebut mampu
melawan beban syarat aliran fluida dalam pipa menjadi laminar adalah : Re 1200
υ
VD =
Re
V D
υ
Re =
Dimana Re = Bilangan reynold
= 1150 agar laminar V
= Kecepatan aliran
Universitas Sumatera Utara
101 = 3 ms untuk kecepatan secara umum pada system hidraulik
υ = Viskositas kinematika ms
2
Kondisi kerja biasanya pada temp 50 C
= 0,12 x 10
-4
m
2
s Maka diameter pipa yang dibutuhkan
3 10
15 ,
1150
4 −
= x
x D
D = 0,0057 m D = 5,7 m
Diameter yang didapat ini harus disesuaikan dengan ketebalan pipa dan tekanan system yang terjadi, berikut merupakan penentuan tekanan system.
Penentuan Tekanan Sistem.
Pada system setiap komponen akan mengalami perubahan tekanan apakah akibat penggunaan kebutuhan, maupun perubahan akibat kerugian dari komponen itu
sendiri. Sehingga akan didapat hubungan total tekanan yang dibutuhkan oleh pompa,
Total
P ∆
=
silinder
P ∆
+
rah KatupPenga
P ∆
+
kik KatupPence
P ∆
+
penyearah
P ∆
+
pipiLurus
P ∆
+
belokan
P ∆
+
Tee
P ∆
Dimana:
Total
P ∆
= penurunan tekanan yang terjadi pada system Tekanan kebutuhan pompa
silinder
P ∆
= Penurunan tekanan akibat melawan beban
rah KatupPenga
P ∆
= Penurunan tekanan pada katub pengarah
kik KatupPence
P ∆
= Penurunan tekanan pada katub pencekik
penyearah
P ∆
= Penurunan tekanan pada katub penyearah
pipiLurus
P ∆
= Penurunan tekanan pada pipa lurus akibat rugi-rugi
belokan
P ∆
= Penurunan tekanan pada belokan pompa
Tee
P ∆
= Penurunan tekanan pada katub tee
Universitas Sumatera Utara
102 Berikut ini merupakan perhitungan dan analisa penentuan tekanan yang harus
dibangkitkan oleh pompa kesilinder.
1. Silinder
Pada system ini tekanan tersebut digunakan oleh silinder sebagai komponen yang melakukan kerja terhadap beban. Silinder Boom, Stick, Bucket, memiliki perbedaan
tekanan kerja maksimum, ketiga tekanan silinder tersebut adalah: o
Silinder Boom =
7,7 Mpa o
Silinder Stick =
31,6 Mpa o
Silinder Bucket =
7,7 Mpa Dari ke- 3 tekanan diatas dipilih tekanan 31,6 MPa untuk mewakili tekanan kerja
dari silinder, hal ini dikarenakan oleh silinder stick memiliki tekanan yang paling besar. Sehingga penentuan tekanan yang dibutuhkan oleh pompa hanya dilakukan
sepanjang aliran fluida dari pompa menuju ke silinder stick.Gambar pemipaan keseluruhan system dapat dilihat pada gambar 4.2. Untuk mempermudah analisa
tekanan pada stick maka gambar 4.3 merupakan gambar isometric dari silinder stick yang terpisah pada system keseluruhan.
Gambar 4.2 Gambar Isometrik Sistem hidraulik Ext-Backhoe keseluruhan
Universitas Sumatera Utara
103 Gambar 4.3 Gambar Isometrik Stick yang terpisah dari system keseluruhan
2. Kehilangan Tekanan pada Titik 2-3 Katub Pengarah
Katub pengarah pada stick, memiliki jenis katub pengarah dengan 3 posisi, katub pengarah juga disebut dengan katub penutub sehingga dengan menggunakan tabel
4.3 berikut diperoleh penurunan tekanan katub. Sehingga penurunan tekanan pada katub sebesar 2 bar 0,2 Mpa.
Katup Pengatur kapasitas atau katup pencekik. Pemilihan katub ini juga dapat dilihat dalam tabel 4.3. Pada Katub kapasitas aliran
yang melewatinya = 0,113 m
3
s = 678 l mnt. Maka berdasarkan tabel penurunan tekanan = 3,2 bar 0,32 Mpa
Universitas Sumatera Utara
104
Tipe Katup Hilangan
Tekanan Bar Catatan Debit Q
a Katup-katup tekanan balik, torak dengan katup langkah balik
2,0…….2,2 2,0……..3
Sebagai Pembagi
b Katup-katup langkah balik 2
Q 70 l menit c Katup-katup pengaman dan
Katup-katup luapan air 1,5……1,6
3,0…….5 Q 70 l menit
d Katup-katup penerus pencekik 2,0…….2,5
Q = 10 l menit e Katup-katup pencekik
3,0…….3,5 1,0…….3
Q = 70 l menit Q = 1,5….8 l menit
f Katup-katuup pencekik 1,5……6
Tergantung dari Q g Katup-katuup aksial pencekik
2,0…….2,2 h Penutup-penutup yang harus
diputar dengan 2
Kedudukan Dengan 3
1,0…….1,1 1,8…….2
1,5…….2,6 Q hingga 18
l menit Q hingga 150
l menit
i Katup-katup dua arah 1,5
j Katup-katup empat arah 1,5…….2
k Katup-katup pengubah hubungan 1,5…….2
Katub Penyearah aliran.
Untuk katub ini berlakuk hubungan
2
2 ker
V xQx
P ζ
= ∆
Dimana:
P ∆
= Penurunan tekanan
ker
ζ = Faktor kehilangan = 2,65-0,8 hd
i
+ 0,41 hd
i 2
Universitas Sumatera Utara
105 h
= tinggi penyetelan d
i
= diameter lubang masuk hd
i
= 0,1-0,25 diambil 0,15
ker
ζ = 2,65-0,8 0,15 + 0,41 0,15
2
= 2,53 Pa 2
53 ,
2
2
V xQx
P =
∆ Untuk katub Boom dengan kecapatan 0,1566 ms
2 1566
, 00177
, 53
, 2
2
x x
P =
∆ = 5,4 x 10
-5
Pa Karena penurunan yang sangat kecil maka penurunan tekanan untuk katub ini akan diabaikan.
Total penurunan tekanan sementara pada titik 2-3 pada system diatas adalah: Katub Pengarah
= 0,2 Mpa Katub Kapasitas
= 0,32 Mpa Total sementara penurunan tekanan titik 2-3 = 0,52 Mpa
Asumsi sementara tekanan system adalah P
silinder
+
∆
P
2-3
= 0,52 + 31,6 = 32,12 Mpa
Dalam pemilihan pipa, jenis aliran laminar penentuan diameter dalam pipa, dan tekanan system merupakan 2 hal yang tidak bisa terlepas, sehingga pemilihan
diameter dalam pipa telah dihitung sebelumnya memiliki diameter 5,7 mm berdasarkan tabel dibawah ini maka pemilihan sementara pipa 32,1 Mpa 321
Bar, pada tekanan 420 bar. Tekanan ini jauh berada diatas tekanan kerja Belum termasuk rugi-rugi pada mayor dan minor tetapi untuk jenis aliran yang terjadi
sangat mungkin untuk aliran laminar. Pemilihan pipa dapat dilihat pada banyangan abu-abu pada tabel 4.5 dibawah ini.
Universitas Sumatera Utara
106
Diameter Luar pipa,du.mm
Tekanan P yang diijinkan bar pada dinding s mm 1,5
2,0 2,5
3,0
4 _
_ _
_ 5
_ _
_ _
6 613
1220 1800
_ 8
420 700
1165 _
10 300
467 700
_ 12
233 350
500 _
14 214
315 413
558 15
196 286
372 496
16 180
262 338
446 18
156 225
286 372
20 140
196 248
320 22
124 175
220 280
25 106
150 186
235 28
65 130
_ 203
30 56
120 148
185 35
_ 102
_ 154
38 _
_ 112
140
Jadi pipa yang dipilih memiliki: Diameter Luar
= 8 mm Diameter Dalam
= 5 mm Tebal
= 1,5 mm
Pengecekan Aliran Terjadi υ
VD =
Re
Universitas Sumatera Utara
107
4
10 15
, 005
, 3
Re
−
= x
x = 1000, aliran yang terjadi aliran laminar.
Kehilangan yang disebabkan factor mayor dan minor pada pemipaan system hidraulik sepanjang titik 1-3
Untuk kondisi ini perhitungan penurunan tekanan dilakukan menjadi 2 tahap, tahap titik 1-2 dan pada tahap 2-3
Sepanjang 1-2
Head rugi-rugi yang terjadi Hf] Pada pipa Lurus 1-2
g V
D L
H
f
2
2
λ =
Dimana: λ
= Koef kerugian gesek = 64 Re
Re = Bilangan Reynold = 1000
λ = 64 1000 = 0,064
L = Panjang pipa lurus
= 0,25 m v
= kec aliran dalam pipa ms = 3 ms kec aliran dalam pipa secara umum
g = percepatan grafitasi bumi 9,81 ms
2
D = Diameter dalam pipa m
= 0,005 m Head rugi-rugi yang terjadi Hf
g V
D L
H
f
2
2
λ =
81 ,
9 2
3 005
, 25
, 064
,
2
=
f
H
46 ,
1 =
f
H
m Penurunan tekanan yang terjadi:
P = ρ x g x h
Universitas Sumatera Utara
108 Dimana:
ρ = Massa jenis fluida 0,9 kg dm
3
= 900kg m
3
g = percepatan grafitasi bumi 9,81 ms
2
h = head rugi-rugi yang terjadi
= 1,46 m Sehingga:
P = 900 x 9,81 x 1,46 P = 12960 Pa = 0,01296 Mpa
Faktor Minor Pada titik 1-2 terdapat 1 sambungan Tee maka head rugi-rugi yang terjadi
le Hf
=
x 1 Dimana
le = Panjang ekivalen akibat rugi-rugi pada Tee
Sehingga:
38 =
Hf
x 1
38 =
Hf
mm = 0,038 m Penurunan tekanan yang timbul
P = ρ x g x h
P = 900 x 9,81 x 0, 038 P = 335,5 Pa = 335,5 x10
-4
MPa Total Penurunan pada titik 1-2
2 1
−
∆P
2 1
−
∆P = P
pipa Lurus
+ P
Samb Tee 2
1 −
∆P = 0,0129 + 0,000335
2 1
−
∆P = 0,0132 MPa
Sepanjang 2-3
Head rugi-rugi yang terjadi Hf] Pada pipa Lurus 2-3
Universitas Sumatera Utara
109 g
V D
L H
f
2
2
λ =
Dimana: λ
= Koef kerugian gesek = 64 Re
Re = Bilangan Reynold = 1000
λ = 64 1000 = 0,064
L = Panjang pipa lurus
= 40 +4,3 = 8,13 m v
= kec aliran dalam pipa ms = 3 ms kec aliran dalam pipa secara umum
g = percepatan grafitasi bumi 9,81 ms
2
D = Diameter dalam pipa m
= 0,005 m Head rugi-rugi yang terjadi Hf
g V
D L
H
f
2
2
λ =
81 ,
9 2
3 005
, 3
, 8
064 ,
2
=
f
H
73 ,
48 =
f
H
m Penurunan tekanan yang terjadi:
P = ρ x g x h
Dimana: ρ
= Massa jenis fluida 0,9 kg dm
3
= 900kg m
3
g = percepatan grafitasi bumi 9,81 ms
2
h = head rugi-rugi yang terjadi
= 48,73 m Sehingga:
P = 900 x 9,81 x 48,73 P = 430272 Pa = 0,43 Mpa
Universitas Sumatera Utara
110 Faktor Minor Pada bengkokan 90
Kehilangan Energi pada factor minor ini adalah kerugian yang disebabkan oleh bengkokan-bengkokan yang terjadi pada insatalasi pemipaan, dari gambar isometric
diatas terlihat bahwa total belokan 90 adalah 9 buah belokan.
Head rugi-rugi yang terjadi Hf
g V
f H
f
2
2
= Dimana :
f = koefisien kerugian
= pada tabel berikut ini dipilih Rd = 1,25 = 0,2
v = kec aliran dalam pipa ms
= 3 ms kec aliran dalam pipa secara umum g
= percepatan grafitasi bumi 9,81 ms
2
g V
f H
f
2
2
=
81 ,
9 2
3 2
,
2
=
f
H
09 ,
=
f
H
m Rugi-rugi Total
=
f
H
0,09 x 9 = 0,81 m
Penurunan tekanan yang timbul P =
ρ x g x h P = 900 x 9,81 x 0, 081
P = 7151,5 Pa = 0,71515x10
-4
MPa
Sambungan Tee Pada system terdapat 1 sambungan Tee maka head rugi-rugi yang terjadi
38 =
Hf
x 1
38 =
Hf
mm = 0,038 m
Universitas Sumatera Utara
111 Perunan tekanan yang timbul :
P = ρ x g x h
P = 900 x 9,81 x 0, 0038 P = 335,5 Pa = 0,3355x10
-3
MPa Total Penurunan pada titik 1-3
3 1
−
∆P
3 2
−
∆P = P
pipa Lurus
+ P
Belokan
+ P
Samb Tee
+
Komponen
P ∆
3 2
−
∆P = 0,43 +0,00715 + 0,000335 + 0,52
3 2
−
∆P = 0,957 MPa Penurunan tekanan sepanjang 1-3
3 1
−
∆P
3 1
−
∆P =
2 1
−
∆P +
3 2
−
∆P
3 1
−
∆P = 0,0132 +0,957
3 1
−
∆P = 0,97 MPa Maka tekanan Pompa yang dibutuhkan adalah:
P
Pompa
= P
selinder
+
3 1
−
∆P P
Pompa
= 31,6 + 0,97 P
Pompa
= 32,57 MPa
Dari hasil tekanan yang didapat ini maka dapat disimpulkan bahwa pemilihan pipa adalah tepat, karena tekanan maksimum yang terjadi hanya 32, 57 MPa 320,5 Bar,
sedangkan kemampuan pipa dapat menahan tekanan 420 Bar.
4.4. Pompa Hidraulik Yang Dibutuhkan.
